無需GPS的無人機(jī)的地面定位裝置及氣體遙測(cè)系統(tǒng)制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種無需GPS的無人機(jī)的地面定位裝置及氣體遙測(cè)系統(tǒng)，所述地面定位裝置包括：選擇模塊，所述選擇模塊根據(jù)接收到的空中的無人機(jī)的高度信息而選擇對(duì)應(yīng)的焦距；攝像機(jī)，所述攝像機(jī)根據(jù)所述焦距輸出無人機(jī)的圖像，并送顯示器件；顯示器件，根據(jù)所述圖像在顯示器件的坐標(biāo)系中的位置得出所述無人機(jī)的空中位置；發(fā)射模塊，所述發(fā)射模塊用于傳送所述空中位置。本發(fā)明專利技術(shù)具有定位精度高、無需GPS定位等優(yōu)點(diǎn)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及光電分析，特別涉及無需GPS的無人機(jī)的地面定位裝置及氣體遙測(cè)系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
目前，無人機(jī)在測(cè)繪、管路巡檢和植保等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。在這些應(yīng)用中，現(xiàn)有主流無人機(jī)的定位和導(dǎo)航嚴(yán)重依賴GPS。但在復(fù)雜環(huán)境下，例如在高層建筑間飛行時(shí)，采用GPS定位存在以下問題：1.GPS信號(hào)受到樓房遮擋和氣象條件影響，質(zhì)量下降，在低樓層高度和陰雨天氣往往搜索不到GPS信號(hào)，無法可靠定位；2.GPS本身定位精度有限，誤差范圍大，加之樓宇間各種建筑物墻面反射GPS信號(hào)，進(jìn)一步造成GPS誤差加大。為了解決上述不足，現(xiàn)有的無GPS定位方案分為兩類：1.基于計(jì)算機(jī)視覺的自運(yùn)動(dòng)估計(jì)，即利用機(jī)載攝像頭采集圖像，經(jīng)機(jī)載計(jì)算機(jī)處理，計(jì)算出自身的位置。無人機(jī)上安裝攝像頭、機(jī)載計(jì)算機(jī)等設(shè)備，降低了無人機(jī)的有效載荷，并且由于樓宇間環(huán)境外觀的不確定性，這類方法往往可靠性低；2.偽衛(wèi)星定位：通過布置于環(huán)境中的發(fā)射某種定位信號(hào)的基站來確定無人機(jī)位置。偽衛(wèi)星定位方案中，需要事先在環(huán)境中布置多個(gè)基站并且基站的相對(duì)位置需要嚴(yán)格控制，這在高層建筑間是很難實(shí)現(xiàn)的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為解決上述現(xiàn)有技術(shù)方案中的不足，本專利技術(shù)提供了一種無需GPS、定位精度高、可靠性好的無需GPS的無人機(jī)的地面定位裝置，可應(yīng)用在高層建筑間無人機(jī)的定位、導(dǎo)航中。本專利技術(shù)的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種無需GPS的無人機(jī)的地面定位裝置，所述地面定位裝置包括：選擇模塊，所述選擇模塊根據(jù)接收到的空中的無人機(jī)的高度信息而選擇對(duì)應(yīng)的焦距；攝像機(jī)，所述攝像機(jī)根據(jù)所述焦距輸出無人機(jī)的圖像，并送顯示器件；顯示器件，根據(jù)所述圖像在顯示器件的坐標(biāo)系中的位置得出所述無人機(jī)的空中位置；發(fā)射模塊，所述發(fā)射模塊用于傳送所述空中位置。根據(jù)上述的地面定位裝置，可選地，所述無人機(jī)包括：高度計(jì)，所述高度計(jì)輸出的高度信息送所述攝像機(jī)。根據(jù)上述的地面定位裝置，優(yōu)選地，所述高度計(jì)為電磁波測(cè)距儀。根據(jù)上述的地面定位裝置，優(yōu)選地，所述攝像機(jī)的鏡頭豎直向上。根據(jù)上述的地面定位裝置，可選地，所述攝像機(jī)至少為2個(gè)，具有不同的焦距范圍，分別與所述無人機(jī)的不同高度相對(duì)應(yīng)；所述選擇模塊設(shè)置在高度計(jì)和攝像機(jī)之間，或設(shè)置在攝像機(jī)和顯示器件之間；或，所述攝像機(jī)為1個(gè)，具有不同的焦距范圍，分別與所述無人機(jī)的不同高度相對(duì)應(yīng)；所述選擇模塊設(shè)置在高度計(jì)和攝像機(jī)之間。根據(jù)上述的地面定位裝置，優(yōu)選地，所述攝像機(jī)呈直線排列或T形排列。本專利技術(shù)的目的還在于提供了一種應(yīng)用上述地面定位裝置的氣體遙測(cè)系統(tǒng)，該專利技術(shù)目的通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)：一種氣體遙測(cè)系統(tǒng)，所述氣體遙測(cè)系統(tǒng)包括無人機(jī)、氣體遙測(cè)裝置；所述氣體遙測(cè)系統(tǒng)進(jìn)一步包括：地面定位裝置，所述地面定位裝置采用上述任一的地面定位裝置。根據(jù)上述的氣體遙測(cè)系統(tǒng)，可選地，所述氣體遙測(cè)裝置包括：光源，所述光源設(shè)置在所述無人機(jī)上，所述光源輸出的測(cè)量光的波長(zhǎng)與待測(cè)氣體的特征譜線對(duì)應(yīng)；探測(cè)器，所述探測(cè)器設(shè)置在所述無人機(jī)上，所述探測(cè)器用于將穿過待測(cè)氣體后被反射的測(cè)量光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并傳送到分析模塊；分析模塊，所述分析模塊利用光譜技術(shù)處理所述電信號(hào)，從而獲得待測(cè)氣體的濃度。根據(jù)上述的氣體遙測(cè)系統(tǒng)，優(yōu)選地，所述光源為可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有的有益效果為：根據(jù)無人機(jī)的高度去選擇與該高度對(duì)應(yīng)的焦距，使得攝像機(jī)能夠清晰成像所述無人機(jī)，無人機(jī)的圖像呈現(xiàn)在顯示器件的坐標(biāo)系中，從而準(zhǔn)確地定位出無人機(jī)的位置，無需GPS信號(hào)、可靠性好、定位精度高，可達(dá)厘米量級(jí)，可用于高層建筑間的無人機(jī)的定位中，為高層建筑的不同樓層天然氣泄漏的無人機(jī)遙測(cè)應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。附圖說明參照附圖，本專利技術(shù)的公開內(nèi)容將變得更易理解。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是：這些附圖僅僅用于舉例說明本專利技術(shù)的技術(shù)方案，而并非意在對(duì)本專利技術(shù)的保護(hù)范圍構(gòu)成限制。圖中：圖1是根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例1的地面定位裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；圖2是無人機(jī)在顯示器件的坐標(biāo)系中位置的示意圖。具體實(shí)施方式圖1-2和以下說明描述了本專利技術(shù)的可選實(shí)施方式以教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員如何實(shí)施和再現(xiàn)本專利技術(shù)。為了教導(dǎo)本專利技術(shù)技術(shù)方案，已簡(jiǎn)化或省略了一些常規(guī)方面。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解源自這些實(shí)施方式的變型或替換將在本專利技術(shù)的范圍內(nèi)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解下述特征能夠以各種方式組合以形成本專利技術(shù)的多個(gè)變型。由此，本專利技術(shù)并不局限于下述可選實(shí)施方式，而僅由權(quán)利要求和它們的等同物限定。實(shí)施例1：圖1示意性地給出了本實(shí)施例的應(yīng)用在高層建筑的不同樓層天然氣泄漏檢測(cè)的氣體遙測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，如圖1所示，所述氣體遙測(cè)系統(tǒng)包括：可懸停的無人機(jī)21，如旋翼機(jī)，具有無線接收模塊，用于接收控制信號(hào)及地面定位裝置傳送來的無人機(jī)的位置；高度計(jì)，如電磁波測(cè)距儀，所述高度計(jì)固定在所述無人機(jī)上，用于檢測(cè)無人機(jī)的飛行高度，并通過無線或有線方式傳送到地面定位裝置；地面定位裝置，所述地面定位裝置包括：選擇模塊，如選擇電路或軟件，所述選擇模塊根據(jù)接收到的空中的無人機(jī)的高度信息而選擇對(duì)應(yīng)的焦距；攝像機(jī)，所述攝像機(jī)具有較寬的焦距范圍，所述攝像機(jī)根據(jù)所述焦距輸出無人機(jī)的圖像，得輸出的無人機(jī)的可分辨的圖像送顯示器件；顯示器件，如CRT、LCD等，根據(jù)所述圖像在顯示器件的坐標(biāo)系中的位置得出所述無人機(jī)的空中位置，如圖2所示；發(fā)射模塊，如無線信號(hào)發(fā)送模塊，所述發(fā)射模塊將所述空中位置傳送到所述無人機(jī)；遙測(cè)裝置，所述遙測(cè)裝置包括：光源，如可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器，所述光源設(shè)置在所述無人機(jī)上，所述光源輸出的測(cè)量光的波長(zhǎng)與待測(cè)氣體的特征譜線對(duì)應(yīng)，如發(fā)射波長(zhǎng)為1651nm，與甲烷的特征譜線對(duì)應(yīng)；探測(cè)器，所述探測(cè)器設(shè)置在所述無人機(jī)上，所述探測(cè)器用于將穿過不同高樓層室內(nèi)的待測(cè)氣體后被反射的測(cè)量光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并傳送到分析模塊；分析模塊，所述分析模塊利用光譜技術(shù)處理所述電信號(hào)，從而獲得待測(cè)氣體的濃度。分析模塊是本領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。實(shí)施例2：根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例1的氣體遙測(cè)系統(tǒng)在高層建筑間定位中的應(yīng)用例。在該應(yīng)用例中，高度計(jì)采用激光測(cè)距儀，安裝在無人機(jī)上；高度計(jì)輸出的高度信息通過無線方式傳送到攝像機(jī)；所述攝像機(jī)為3個(gè)，呈直線排列，具有短、中、長(zhǎng)焦距，對(duì)應(yīng)于不同高度的無人機(jī)的成像，如短焦距對(duì)應(yīng)0-10m高度的無人機(jī)，中焦距對(duì)應(yīng)10-50m高度的無人機(jī)，長(zhǎng)焦距對(duì)應(yīng)50-100m高度的無人機(jī)，所有攝像機(jī)的鏡頭豎直向上；選擇模塊，所述選擇模塊設(shè)置在高度計(jì)和攝像機(jī)之間，根據(jù)接收到的高度信息去選擇具有與高度對(duì)應(yīng)的焦距的攝像機(jī)，使得該攝像機(jī)工作(其他攝像機(jī)不工作)，且輸出信號(hào)送發(fā)射模塊；顯示器件采用LCD。根據(jù)本實(shí)施例的氣體遙測(cè)系統(tǒng)達(dá)到的益處在于：在高層建筑之間，GPS信號(hào)很差，利用本系統(tǒng)可有效地給出無人機(jī)的空間位置，無需GPS信號(hào)，且定位精度高、可靠性好。實(shí)施例3：根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例1的氣體遙測(cè)系統(tǒng)在高層建筑間定位中的應(yīng)用例。在該應(yīng)用例中，高度計(jì)采用雷達(dá)測(cè)距儀，安裝在無人機(jī)上；高度計(jì)輸出的高度信息通過無線方式傳送到攝像機(jī)；所述攝像機(jī)為3個(gè)，呈T形排列，具有短、中、長(zhǎng)焦距，對(duì)應(yīng)于不同高度的無人機(jī)的成像，如短焦距對(duì)應(yīng)0-10m高度的無人機(jī)，中焦距對(duì)應(yīng)10-50m高度的無人機(jī)，長(zhǎng)焦距對(duì)應(yīng)50-100m高度的無人機(jī)，所有攝像機(jī)的鏡頭豎直向上；選擇模塊，所述選擇模塊設(shè)置在攝像機(jī)和發(fā)射模塊之間，根據(jù)接收到的高度信息去選擇本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種無需GPS的無人機(jī)的地面定位裝置，其特征在于：所述地面定位裝置包括：選擇模塊，所述選擇模塊根據(jù)接收到的空中的無人機(jī)的高度信息而選擇對(duì)應(yīng)的焦距；攝像機(jī)，所述攝像機(jī)根據(jù)所述焦距輸出無人機(jī)的圖像，并送顯示器件；顯示器件，根據(jù)所述圖像在顯示器件的坐標(biāo)系中的位置得出所述無人機(jī)的空中位置；發(fā)射模塊，所述發(fā)射模塊用于傳送所述空中位置。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種無需GPS的無人機(jī)的地面定位裝置，其特征在于：所述地面定位裝置包括：選擇模塊，所述選擇模塊根據(jù)接收到的空中的無人機(jī)的高度信息而選擇對(duì)應(yīng)的焦距；攝像機(jī)，所述攝像機(jī)根據(jù)所述焦距輸出無人機(jī)的圖像，并送顯示器件；顯示器件，根據(jù)所述圖像在顯示器件的坐標(biāo)系中的位置得出所述無人機(jī)的空中位置；發(fā)射模塊，所述發(fā)射模塊用于傳送所述空中位置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地面定位裝置，其特征在于：所述無人機(jī)包括：高度計(jì)，所述高度計(jì)輸出的高度信息送所述攝像機(jī)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的地面定位裝置，其特征在于：所述高度計(jì)為電磁波測(cè)距儀。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地面定位裝置，其特征在于：所述攝像機(jī)的鏡頭豎直向上。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地面定位裝置，其特征在于：所述攝像機(jī)至少為2個(gè)，具有不同的焦距范圍，分別與所述無人機(jī)的不同高度相對(duì)應(yīng)；所述選擇模塊設(shè)置在高度計(jì)和攝像機(jī)之間，或設(shè)置在攝像機(jī)和發(fā)射模塊之...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：楊盛，馬云峰，向少卿，孫文婷，李一帆，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：上海禾賽光電科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：上海;31